[C++STL] 队列 queue 的入门

队列结构

概念：

队列（queue）：和栈相似，也是一种特殊的线性表。和栈不同的是，队列只允许在表的一端进行插入操作，而在另一端进行删除操作。一般来说，进行插入操作的一端称为队尾，进行删除操作的一端称为队头。队列中没有元素时成为空队列。

队列结构采取“先进先出”的原则处理结点数据。

分类：

以存储结构划分，分为两类：

顺序队列结构

使用一组地址连续的内存单元依次保存在队列中的数据。在程序中，可以定义一个指定大小的结构数组来作为队列。

链式队列结构

使用链表形式保存队列中各元素的值

队列的基本操作：

• 入队列：将一个元素添加到队尾（相当于到队列最后等候）

• 出队列：将队头的元素取出，同时删除该元素，使后一个元素成为队头。

队列的程序设计

准备数据：

准备在队列操作中要用到的变量以及数据结构

#define QUEUELEN 15
typedef struct
{

    char name[10];
    int age;
}DATA;
​
typedef struct
{
    DATA data[QUEUELEN];    //队列数组
    int head;
    int tail;
}SQType;

这里定义了队列结构的最大长度QUEUELEN，队列结构数据元素的类型DATA以及队列结构的数据结构 SQType 。在数据结构 SQType 中，data 为数据元素，head 为队头的序号，tail 为队尾的序号。当 head=0 时表示队列为空，当 tail=QUEUELEN 时表示队列为满。

初始化队列结构：

创建一个空的顺序队列。步骤如下：

1. 按符号常量 QUEUELEN 指定的大小申请一块内存空间，用来保存队列中的数据。

2. 设置 head=0 和 tail=0 ，表示是一个空栈。

初始化顺序队列的示例代码如下：

SQType* SRTpyeInit()
{
    SQType* q;
​
    if (q = (SQType*)malloc(sizeof(SQType)))    //申请内存
    {
        q->head = 0;                            //设置队头
        q->tail = 0;                            //设置队尾
        return q;
    }
    else
    {
        return NULL;                            //返回空
    }
}

这里采用 malloc() 申请内存，申请成功后设置队头和队尾，返回申请内存的首地址。如果申请内存失败，将返回 NULL 。

判断队列：

判断空队列

int SQTypeIsEmpty(SQType* q)
{
    int temp;
    temp = q->head == q->tail;
    return temp;
}

在这里，输入一个参数 q 为一个指向操作的队列的指针。程序中，根据队列 head 是否等于 tail ，判断队列是否为空。

判断满队列

int SQTypeIsFull(SQType* q)
{
    int temp;
    temp = q->tail == QUEUELEN;
    return temp;
}

在这里，输入一个参数 q 为一个指向操作的队列的指针。程序中，根据队列 tail 是否等于符号常量QUEUELEN ，判断队列是否为满。

清空队列：

void SQTypeClear(SQType* q)
{
    q->head = 0;                //设置队头
    q->tail = 0;                //设置队尾
}

在这里，输入一个参数 q 为一个指向操作的队列的指针。程序中，将队列顶指针 head和 tail 设置为 0，表示执行清空队列操作。

释放空间：

释放队列结构所占用的内存单元。由前面可知，在初始化队列结构时，使用了 malloc() 函数分配内存空间。虽然可以使用清空队列的操作，但是清空队列操作并没有释放内存空间，所以需要用 free() 释放所分配的内存。

void SQTypeFree(SQType* q)
{
    if (q != NULL)
        free(q);
}

在这里，输入一个参数 q 为一个指向操作的队列的指针。程序中，直接调用 free() 释放所分配的内存。多用于程序结束时。

出入队列：

入队列

将数据元素保存到队列结构。具体步骤如下：

1. 首先判断队列顶 tail，如果 tail 等于QUEUELEN，则表示溢出，进行出错处理。

2. 设置 tail=tail+1 （队列顶指针+1，指向入队列地址）

3. 将队列元素保存到 tail 指向的位置。

代码示例：

int InSQType(SQType* q,DATA data)
{
    if (q->tail == QUEUELEN)
    {
        printf("队列已满操作失败！\n");
    }
    else
    {
        q->data[q->tail++] = data;          //将元素入队列
        return 1;
    }
}

出队列

从队列顶弹出一个数据元素。具体步骤如下：

1. 判断队列 head，如果 head 等于 tail，则表示为空指针，进行出错处理。

2. 从队列首部取出队头元素（返回队头元素的指针）

3. 设修改队头 head 的序号，使其指向后一个元素。

代码示例：

DATA* OutSQType(SQType* q)
{
    if (q->tail == q->tail)
    {
        printf("队列已空，操作失败！\n");
        exit(0);
    }
    else
    {
        return &(q->data[q->head++]);
    }
}

读取结点数据

与出队列不同，读结点的操作只是显示内容，而出队列会使该数据不再存在。

代码示例：

DATA* OutSQType(SQType* q)
{
    if (SQTypeIsEmpty(q))
    {
        printf("空队列！\n");
        return NULL;
    }
    else
    {
        return &(q->data[q->head]);
    }
}

在这里，输入一个参数 q 为一个指向操作的队列的指针。程序返回值同样是一个（指向 DATA 类型的指针数据的）指针。

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制作：BDT20040